本文论述了高速柴油机中配气机构优化设计方法的概念、种类、研究内容及其应用，重点阐述了顶置凸轮轴式配气机构的定义、研究现状与应用。同时对有限差分的定义、方法及数值逼近理论进行了研究，着重研究了有限差分和数值逼近理论在配气机构机构优化设计中的应用，使有限差分、数值逼近理论与配气机构优化设计有机地结合了起来。根据顶置凸轮轴式配气机构的特点，文章深入分析了在配气凸轮型线设计中必须涉及的运动学及动力学问题，说明了配气定时、丰满系数及凸轮与挺柱间接触应力对凸轮型线设计的影响。在此基础上，采用解析函数与有限差分法及数值逼近相结合的方法对配气凸轮型线进行了优化设计，开发出了用于配气凸轮型线设计的专用软件。利用此软件，对由上海内燃机研究所提供的某机型的配气凸轮型线进行了优化设计，试验过程实现了设计之初提出的简单化、直观化及可视化的需求。为使该软件具有更高的计算精度和更好的通用性，文章相应地提出了一些改进算法，重点对非对称式配气凸轮及多项动力凸轮的算法加以描述。文章的最后部分分别用样条函数方法和N次谐波凸轮逼近方法对计算结果进行处理，得出新的从动件升程、速度和加速度的解析式，从而完成整个设计过程。